学士学位论文_设计一座苯氯苯连续板式精馏塔.doc

苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计任务 一．设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为38%（以上均为质量%）。 二．操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔底加热蒸汽压力0.5MPa(表压)； 5.单板压降不大于0.7kPa； 三．塔板类型 筛板或浮阀塔板（F1型）。 四．工作日 每年300天，每天24小时连续运行。 五．厂址 厂址为天津地区。 六．设计内容 1.精馏塔的物料衡算； 2.塔板数的确定； 3.精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4.精馏塔的塔体工艺尺寸计算； 5.塔板主要工艺尺寸的计算； 6.塔板的流体力学验算； 7.塔板负荷性能图； 8.精馏塔接管尺寸计算； 9.绘制生产工艺流程图； 10.绘制精馏塔设计条件图； 11.绘制塔板施工图（可根据实际情况选作）； 12.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 七．设计基础数据 苯-氯苯纯组分的饱和蒸气压数据 温度，（℃） 80 90 100 110 120 130 131.8 ×0.133-1kPa 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 其他物性数据可查有关手册。 设计方案 一．设计方案的思考 通体由不锈钢制造，塔节规格Φ25～100mm、高度0.5～1.5m，每段塔节可设置1～2个进料口/测温口，亦可结合客户具体要求进行设计制造各种非标产品。整个精馏塔包括：塔釜、塔节、进料罐、进料预热器、塔釜液储罐、塔顶冷凝器、回流比控制器、产品储罐等。塔压降由变送器测量，塔釜上升蒸汽量可通过采用釜液温度或灵敏板进行控制，塔压可采用稳压阀控制，并可装载自动安全阀。为使塔身保持绝热操作，采用现代化仪表控制温度条件，并可在室温～300范围内任意设定。同时，为了满足用户的科研需要，每一段塔节内的温度、塔釜液相温度、塔顶气相温度、进料温度、回流温度、塔顶压力、塔釜压力、塔釜液位、进料量等参数均可以数字显示。塔应用广对液体负荷变化敏感不适宜处理易聚合或者含有固体悬浮物的物料塔涉及液体均布问题在气液接触需冷却时会使结构复杂板式塔的设计资料更易得到而且更可靠塔更适合 塔径不很大易气泡物系腐蚀性物系而且适合真空操作原料液由泵从原料储罐中引出，在预热器中预热后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却至后送至产品槽；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供气相流，塔釜残液送至废热锅炉。 二．全塔的物料衡算 （一）料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol和112.61kg/kmol。 （二）平均摩尔质量 MF ＝78.11×0.702＋(1－0.702)×112.61＝88.39kg/kmol （三）料液及塔顶底产品的摩尔流率 依题给条件：一年以300天，一天以24小时计，有：W′＝50000t/a＝6944.4kg/h，全塔物料衡算： F′＝D′＋W′ 0.38F′＝0.02D′＋0.998W′ F′＝18865.6kg/h F＝18865.6/88.39＝213.44kmol/h D′＝11921.2kg/h D＝11921.2/78.59＝151.69kmol/h W′＝6944.4kg/h W＝8944.4/112.5＝61.73kmol/h 三．塔板数的确定 （一）理论塔板数的求取 苯-氯苯物系属于理想物系，可采用梯级图解法（M·T法）求取，步骤如下： 1.根据苯-氯苯的相平衡数据，利用泡点方程和露点方程求取 依据，，将所得计算结果列表如下： 表3-1 相关数据计算 温度，（℃） 80 90 100 110 120 130 131.8 苯 760 1025 1350 1760 2250 2840 2900 氯苯 148 205 293 400 543 719 760 两相摩尔分率 x 1 0.677 0.442 0.265 0.127 0.019 0 y 1 0.913 0.785 0.614 0.376 0.071 0 本题中，塔内压力接近常压（实际上略高于常压），而表中所给为常压下的相平衡数据，因为操作压力偏离常压很小，所以其对平衡关系的影响完全可以忽略。 2.确定操作